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Auteur(s)
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Paul de MOLLIENS : Ancien Directeur Technique de la Société Cofaz
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La conversion du monoxyde de carbone par la vapeur d’eau constitue une étape essentielle de la production d’hydrogène à partir de sources carbonées (charbon) ou hydrocarbonées (pétrole, gaz naturel) préalablement transformées par oxydation en gaz de synthèse (CO + H2 ), l’agent oxydant étant soit de l’oxygène (craquage autothermique), soit de la vapeur d’eau (reformage catalytique).
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3. Réacteurs et schémas types
3.1 Réacteurs adiabatiques
Le réacteur le plus simple, au demeurant le plus utilisé industriellement, est le réacteur adiabatique à écoulement axial continu, constitué d’un seul lit de catalyseur reposant sur une grille support (figure 1).
La répartition des gaz dans le plan horizontal s’effectue naturellement dans la couche supérieure du catalyseur. Éventuellement, des dispositifs statiques sont prévus à l’entrée du gaz pour favoriser cette répartition en évitant les passages préférentiels.
Plusieurs lits superposés sont disposés dans le même réacteur, par exemple lorsque l’on cherche à minimiser les efforts exercés sur les supports de grille, efforts qui peuvent devenir importants lorsque la résistance opposée par la couche catalytique au passage du gaz augmente (augmentation des pertes de charge). On dispose également plusieurs lits superposés dans le cas où l’on utilise plusieurs types de catalyseurs dans le même réacteur, cela afin d’éviter les mélanges de catalyseurs.
Par exemple, industriellement, on utilise :
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des réacteurs de conversion à haute température (figure 2) contenant successivement :
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un lit de catalyseur spécialement dopé pour limiter les réactions parasites pouvant se produire en présence de fortes teneurs en monoxyde de carbone (à l’entrée des gaz),
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un lit de catalyseur à haute température classique (oxyde de fer-oxyde de chrome) ;
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des réacteurs de conversion à basse température (figure 3) contenant successivement :
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un lit de catalyseur spécialement conçu pour adsorber préférentiellement le soufre et/ou le chlore et, de plus, particulièrement résistant à l’hydratation par le gaz humide à une température proche du point de rosée,
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un lit de catalyseur spécialement conçu pour conserver son activité même à une température relativement élevée (dans un réacteur adiabatique, la température s’élève dans le sens de circulation du gaz),
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éventuellement un troisième lit de catalyseur renouvelé moins fréquemment que les deux...
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